通信原理简明教程（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邬正义 著

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• 通信原理
• 信号与系统
• 通信工程
• 高等教育
• 教材
• 电子工程
• 模拟通信
• 数字通信
• 通信基础
• 电磁场与电磁波

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111541172

版次：2

商品编码：12021356

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： “十二五”江苏省高等学校重点教材

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：161

内容简介

　　本书的基本内容与第1版一致，包括通信的基本概念、模拟调制系统、信源编码、数字信号的基带传输系统、数字信号的调制传输系统、差错控制与信道编码、同步原理等。与第1版相比，本书加强了对现代通信中的关键技术的介绍，对通信原理的一些基本概念不再停留在简单的名词解释上，而是紧密联系实际问题，使学生能举一反三。本书增加了2DPSK的差分解调的译码方法和基带传输的部分响应系统的内容，提高了理论的完整性。本书还增加了计算机仿真习题。

目录

前言
第1章通信的基本概念
1.1通信与通信系统
1.1.1通信
1.1.2通信系统
1.2信息与信息的量度
1.2.1信息、信号与消息
1.2.2信息的量度
1.3信道与信道容量
1.3.1信道的数学模型
1.3.2信道容量
1.4通信系统的主要性能指标
1.4.1通信系统的有效性
1.4.2通信系统的可靠性
*1.5随机信号分析基础
1.5.1随机变量与平稳随机过程
1.5.2信号的能量谱与功率谱
1.5.3高斯白噪声
习题
第2章模拟调制系统
2.1调制原理
2.1.1调制的作用
2.1.2调制方法的分类
2.2幅度调制
2.2.1标准调幅
2.2.2抑制载波的双边带调幅
2.2.3单边带调幅
*2.2.4残留边带调幅
2.2.5相干解调与包络检波
2.3幅度调制系统的抗噪声性能分析
2.3.1线性调制相干解调的抗噪声
性能
2.3.2常规调幅包络检波的抗噪声
性能
2.4角度调制
2.4.1相位调制与频率调制
2.4.2调频信号的频谱和带宽
*2.4.3调频信号的产生和解调
2.4.4各种模拟调制系统的性能比较
习题
第3章信源编码——模拟信号的
数字化与数据压缩
3.1信源编码的基本概念
3.2脉冲编码调制
3.2.1抽样与抽样定理
3.2.2量化
3.2.3编码与解码
3.2.4PCM系统的抗噪声性能
3.3差分脉冲编码调制
3.3.1差分脉冲编码调制原理
3.3.2DPCM系统的抗噪声性能
3.4增量调制
3.4.1增量调制原理
3.4.2DM系统的抗噪声性能
习题
第4章数字信号的基带传输
4.1数字基带信号
4.1.1数字基带传输的码型选择
4.1.2数字基带信号的频谱
4.2数字基带传输系统
4.2.1数字基带传输系统的构成
4.2.2无码间串扰的基带传输系统
特性
4.2.3数字基带传输系统的抗噪声
性能
4.3数字基带传输系统的测量与调整
4.3.1眼图
4.3.2均衡器
习题
第5章数字信号的调制传输
5.1二进制数字调制
5.1.1二进制幅移键控
5.1.2二进制频移键控
5.1.3二进制相移键控
5.1.4二进制差分相移键控
5.2二进制数字调制的抗噪声性能
5.2.12ASK信号的抗噪声性能
5.2.22FSK信号的抗噪声性能
5.2.32PSK和2DPSK信号的抗
噪声性能
5.2.4二进制数字调制系统的性能
比较
5.3多进制数字调制
5.3.1多进制幅度键控
5.3.2多进制频移键控
5.3.3多进制相移键控
5.4新型数字调制技术
5.4.1正交幅度调制
5.4.2最小频移键控
习题
第6章差错控制与信道编码
6.1数字通信系统的差错控制
6.1.1差错控制的手段与方式
6.1.2几种常用的检错编码
6.1.3差错控制编码原理
6.2线性分组码
6.2.1普通线性分组码
6.2.2循环码
6.3卷积码
6.3.1卷积码的编码
6.3.2卷积码的译码
6.4先进信道编码技术
习题
第7章同步原理
7.1概述
7.2载波同步
7.2.1直接产生法
7.2.2插入导频法
7.3位同步
7.3.1外同步法
7.3.2自同步法
7.4群同步
7.4.1起止式同步法
7.4.2集中插入法
7.4.3分散插入法
习题
附录
附录A误差函数值表
附录B贝塞尔函数值表
附录C中英文术语与缩略语对照表
参考文献

前言/序言

　　本书第1版于2012年2月问世，至今已过去四年有余。如今，我们已经跨入了一个崭新的无线时代：移动通信、智能手机、微信、微博、WiFi、物联网、云计算、大数据，传统的信息传播手段不断被新的媒介和通信方式所替代，改变着现代人的生活方式和思维方式。
　　电子技术、网络、计算机与控制技术紧密联系，电气、电子信息和自动化等专业与通信专业的知识相互渗透、穿插与交融，因此，即使不是通信专业的学生，也迫切需要学习和补充最新的现代通信方面的专业知识，需要掌握信息传递的基本原理和规律，以完善自身的专业知识结构，适应社会发展的需要。
　　目前已出版的通信方面的本科教材大部分是为通信专业编写的，有相当一部分教材出自研究型大学的专家学者，这些教材系统性、理论性都很强，成为通信专业的经典教材，如清华大学曹志刚教授编著的《现代通信原理》、西安电子科技大学樊昌信教授主编的《通信原理》、南京邮电学院张力军教授主编的《通信原理》等，被许多985和211高校通信专业采用作为基本教材。但这些教材普遍以理论为主，需要教学时数多在64学时以上，对学生的数学基础和先修课程的学习有较高的要求，而工程应用与实例的介绍较少，因此不太适合给应用型技术大学的许多电类非通信专业学生直接使用。概括起来主要原因有两个：一方面，应用型本科非通信专业的学生对通信原理知识的要求并不需要过于系统和全面，用于这方面教学的学时数也十分有限，他们迫切需要的是一本内容简明、结构清晰、需要的教学时数比较少的通信原理入门教程；另一方面，纯理论化的教学使学生在学习过程中增加了难度，缺乏实际应用和感性认识的初学者往往会产生畏难情绪，不能很好地激发学习热情，课堂教学的效果差强人意。为了减轻教师教学和学生学习的负担，切实有效地提高课堂教学效率和质量，我们一直在进行这方面的教学改革的探索与研究。
　　本书自第1版出版以来，经过实际教学使用，证明我们的思路是正确的。简明教程的推出，厘清了“通信原理”教学的基本思路，厘清了理论教学与工程应用实践教学两者之间的关系，得到了学生和教师各方面的肯定和支持。为了进一步提高这本教材的质量，更好地推广和体现它的特色和长处，使更多的本科院校的师生能够享受这一成果，我们在第1版的基础上进行了修订。这一工作得到了江苏省教育厅的直接支持，2014年被列为江苏省重点教材项目。
　　本次修订，我们主要在以下几个方面做了较大的更改和增删。
　　（1）加强现代通信中的关键技术介绍，将现代通信技术与通信发展历史结合起来，使学生通过本书的学习，对人类社会通信发展的全过程有一个清晰的了解，明确学习目的，更好地掌握学习重点，开拓思路，提高学习兴趣。
　　（2）对通信原理的一些基本概念不再停留在简单的名词解释上，而是与教学中发现的实际问题联系起来，使学生能运用自己已经掌握的知识来学习新的知识。
　　(3)第1章通信的基本概念中的信道与信道容量，第2章模拟调制系统中的幅度调制等部分在文字和叙述上做了较大篇幅的修改；第3章的标题改为“信源编码——模拟信号的数字化与数据压缩”，这样可以使学生更加明确本章的基本教学目的；第4章的4��2��2无码间串扰的基带传输系统特性中补充了几类部分响应系统的内容；第5章增加了2DPSK的差分相干解调的译码方法。
　　（4）对第1版教材中出现的一些明显的问题和错误做了认真的校正，特别是一些图中的符号和标识。统一了专用术语的表述，对表述不清的概念进行了重写，力争浅显易懂，提高可读性。
　　除此之外，还对各章的习题进行了认真复查，重新核对了每一道习题的文字叙述，力求更加准确。根据应用型本科教学需要，调整了部分习题，并增加计算机仿真题和实际应用题，便于学生利用计算机和Matlab软件对调制、传递函数、时域波形和频域功率谱绘制等环节有直接的感性认识和理解。
　　在讲述通信原理过程中，需要通过一些信号的波形来说明问题，这时，信号可能是电压，也可能是电流，还可能是功率，我们关注的主要是信号的波形特征，与起始时间和绝对大小并无多大关系，对于这类图，我们统一采用这样的方法来处理：
　　纵坐标用虚线（或实线）表示，不带箭头，不标物理量单位，不标原点。横坐标为带箭头的实线，物理量一般为时间t。例如图5��33。
　　书中有大量的英文缩略语，为了便于学生学习，附录C给出了中英文术语与缩略语对照表，文中不再一一进行标注。
　　第2版教材编写工作中，汤晓燕主要负责第3章和第2、6、7章的修订；陈琦玮主要负责第4、5、6章的修订；邬正义负责第1章和第2、6、7章部分内容的修订，并对全书统一定稿；同时，周学礼和钱枫也参与了部分章节的资料收集工作。由于工作变动的原因，张莉老师未参加本次的修订工作。
　　教材编写始终是一项艰巨的任务，尤其是在今天科学技术飞速发展、高等教育日趋普及的大形势下。虽然我们在此项工作中倾注了全部心血，但仍难免会有差错和谬误存在，在此由衷地欢迎读者和同行批评指正，以便今后修订得更好。本书编写过程中参考或引用了已经出版的各类专业书籍和文献的内容，已在书后以参考文献的形式一一列出，对这些文献的作者表示深深的谢意！
　　作者于昆承湖畔

《信号的艺术：信息传递的奥秘与实践》 第一章：信息之源——信号的本质与分类 信息的载体，我们称之为信号。在信息的传递过程中，信号扮演着至关重要的角色，它如同流动的血液，承载着千变万化的数据，从源头奔涌而出，跨越时空的阻隔，抵达接收者。本章我们将深入探讨信号的本质，揭示其内在的规律与多样性。 信号，可以被理解为描述某一物理量随时间或空间变化的函数。这个物理量可以是电压、电流、声波的压力变化、光强的闪烁，甚至是生物体的电信号。我们通过对这些物理量的精确测量和分析，来捕捉和理解信息。 信号的分类繁多，理解这些分类有助于我们更好地掌握其特性。根据信号的连续性，我们可以将其分为连续信号和离散信号。 连续信号：在时间上和幅度上都是连续变化的信号。例如，模拟语音信号、温度变化、心电图等。它们的取值范围是连续的，并且在任何时刻都有确定的值。 离散信号：在时间上是离散的，但幅度可能是连续的（称为取样信号），或者在时间上和幅度上都是离散的（称为数字信号）。例如，计算机存储的声音文件，经过采样和量化的音频数据。数字信号是现代通信的基础，因为它具有易于存储、处理和纠错的优点。 除了连续性和离散性，我们还可以根据信号的周期性来区分： 周期信号：其波形在时间上会不断重复的信号。最典型的例子是正弦波，它具有清晰的振幅、频率和相位。周期信号的分析往往可以分解为一系列基本正弦波的叠加。 非周期信号：在时间上不重复的信号。例如，一段突发的脉冲信号，或者一段不规则的对话。非周期信号的分析通常需要用到傅里叶变换，将其视为无穷多频率分量的叠加。 从信号的能量角度来看，信号还可以分为能量信号和功率信号： 能量信号：指在整个时间轴上的总能量是有限的信号。例如，单个的脉冲信号，其能量在时间上是集中的。 功率信号：指在整个时间轴上的总功率是有限的信号，但其总能量可能是无限的。例如，周期信号，其能量会随着时间的推移不断累积，但单位时间内的平均功率是有限的。 此外，我们还需要认识到信号的随机性。许多实际信号，如噪声，具有随机的性质，其值在任何时刻都无法精确预测，但其整体统计特性（如均值、方差）是可以描述的。对随机信号的理解，对于提高通信系统的鲁棒性和抗干扰能力至关重要。 理解这些信号的基本概念，是构建高效通信系统的基石。它使我们能够理解信号如何在各种介质上传播，如何被编码和解码，以及如何在复杂的环境中保持其完整性。 第二章：信号的变换——从时域到频域的透视 将信号从其原始的“时间”维度转换到“频率”维度，是理解信号内在结构和频谱特性的关键。这种转换，如同用不同的视角去观察同一个物体，能够揭示出肉眼不可见的本质。本章我们将聚焦于信号的傅里叶变换，探索其在信号分析中的强大作用。 傅里叶变换，是信号分析中最核心、最强大的数学工具之一。它允许我们将一个复杂的信号分解成一系列不同频率的正弦波（或余弦波）的叠加。简单来说，傅里叶变换揭示了一个信号在不同频率上的“成分”和“强度”。 对于一个连续时间信号 $x(t)$，其傅里叶变换 $X(jomega)$ 定义为： $X(jomega) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-jomega t} dt$ 其中，$omega$ 是角频率，代表信号变化的快慢。$e^{-jomega t}$ 是一个复指数函数，它能够提取出信号中对应于频率 $omega$ 的成分。$X(jomega)$ 则表示信号在频率 $omega$ 上的幅度（幅值）和相位（相对位置）。 反过来，我们也可以通过傅里叶逆变换将频域的表示 $X(jomega)$ 重新还原为时域的信号 $x(t)$： $x(t) = frac{1}{2pi} int_{-infty}^{infty} X(jomega) e^{jomega t} domega$ 这表明，时域信号和频域表示是信息完全等价的两种描述方式。 傅里叶级数则适用于周期信号。对于一个周期为 $T$ 的周期信号 $x(t)$，它可以被表示为一系列不同频率的直流分量、基波（频率为 $2pi/T$）及其谐波（基波频率的整数倍）的正弦和余弦函数之和。 傅里叶变换的应用广泛而深刻： 频谱分析：通过傅里叶变换，我们可以直观地看到一个信号由哪些频率的成分组成，以及每个频率成分的相对强度。这对于识别信号的特性、过滤掉不需要的频率成分（如噪声）至关重要。例如，音频信号的频谱分析可以让我们看到低音、中音、高音的分布。 系统分析：许多通信系统（如滤波器、放大器）可以用其“频率响应”来描述。傅里叶变换可以帮助我们理解输入信号经过一个系统后，其不同频率成分会如何被改变（放大、衰减或移相）。 信号去噪：如果已知噪声主要集中在某些频率范围，而我们想要保留的信号主要集中在其他频率范围，那么通过傅里叶变换到频域，我们可以选择性地衰减或去除噪声所在的频率成分，然后通过傅里叶逆变换回到时域，得到去噪后的信号。 信号压缩：某些信号在频域中可能只集中在少数几个频率上，这为信号压缩提供了可能。通过只保留重要的频率成分，可以大大减少存储和传输的数据量。 离散傅里叶变换（DFT） 是傅里叶变换在计算机数字信号处理中的具体实现。由于计算机只能处理离散时间、离散幅度的信号，因此我们需要将连续信号进行采样和量化，然后应用DFT。快速傅里叶变换（FFT） 则是DFT的一种高效算法，极大地降低了计算复杂度，使得实时信号处理成为可能。 卷积定理是傅里叶变换理论中的一个重要组成部分。它指出，在时域中的卷积运算，对应于在频域中的乘积运算。这意味着，分析一个线性时不变系统（LTI系统）的输出，可以将其输入信号的傅里叶变换与系统的频率响应相乘，然后进行傅里叶逆变换。这大大简化了复杂系统的分析过程。 掌握信号在时域和频域之间的转换，就像拥有了一把能够解剖信号、洞察其内在结构的钥匙。它为我们理解和设计各种通信系统提供了坚实的理论基础。 第三章：信息编码——将思想转化为通信的语言 信息本身是抽象的，要实现有效的传输，必须将其转化为一种物理的、可传递的形式。信息编码，便是这一转化过程的艺术。本章我们将探讨信息编码的基本原理，以及几种常见的编码方式，它们如同为信息量身定制的“服装”，确保信息在旅途中不被损坏、不易混淆，并能被准确无误地解读。 编码的根本目的在于： 1. 表示与传输：将信息（如文字、声音、图像）转化为数字信号或其他适合传输的格式。 2. 效率：用最少的比特数来表示相同的信息，提高传输速率。 3. 可靠性：增加冗余信息，以便在传输过程中检测和纠正错误。 4. 安全性：对信息进行加密，防止未经授权的访问。 信源编码（熵编码）： 信源编码的目标是去除信息中的冗余，使得表示信息所需的平均比特数最少，接近信息的“熵”。熵是信息论中衡量信息量大小的度量。 变长编码：最常见的信源编码方法。例如，霍夫曼编码，它根据符号出现的概率来分配不同长度的码字。出现频率越高的符号，分配的码字越短；出现频率越低的符号，分配的码字越长。这可以显著降低整体的平均码长。 算术编码：一种更高级的变长编码，能够实现比霍夫曼编码更接近理论熵的压缩率。它将整个消息看作一个实数，并在0到1之间进行编码。 信道编码（纠错编码）： 在信息传输过程中，由于噪声和干扰，信号可能会发生错误。信道编码的目标是在信息中添加一定的冗余，使得接收方能够检测甚至纠正这些错误，从而提高传输的可靠性。 线性分组码： Hamming码：一种经典的、简单有效的纠错码，能够检测并纠正一位错误。它通过在原始数据中加入奇偶校验位来实现。 循环码：一种特殊的线性分组码，具有良好的纠错性能和高效的编码/解码算法。 BCH码：一类强大的纠错码，可以纠正多位错误。 Reed-Solomon码：一种非二元循环码，在CD、DVD、卫星通信和数据存储等领域有着广泛应用，其纠错能力非常强。 卷积码：与分组码不同，卷积码的输出码字不仅取决于当前输入的信息比特，还取决于前面若干个输入的信息比特。卷积码的编码器可以看作一个有限状态机。 Viterbi译码：一种最大似然译码算法，用于解码卷积码。它能够找到最有可能的传输序列，从而实现高效的纠错。 Turbo码：一种性能非常接近香农限的先进编码技术，广泛应用于3G、4G等移动通信系统中。它由两个并行的卷积编码器和交织器组成，通过多次迭代译码来逼近最佳性能。 LDPC码（低密度奇偶校验码）：另一种性能非常接近香农限的编码技术，在Wi-Fi、5G等现代通信标准中扮演着重要角色。其特点是校验矩阵的“稀疏性”，使得其译码算法（如消息传递算法）在计算上相对高效。 波形编码/线路编码（基带传输）： 在将数字信号传输到物理媒介之前，需要将其转换为适合该媒介传输的波形。这个过程称为线路编码或波形编码。 单极性码：如NRZ（非归零码），用高电平表示1，低电平表示0。容易实现，但直流分量大，时钟恢复困难。 双极性码：如AMI（传号反转码），用高电平表示1，低电平表示-高电平，0表示零电平。可以消除直流分量，但连续的0会丢失时钟信息。 归零码（RZ）：每个码元内部都有归零过程，可以自同步。 Manchester码：一个码元内有一个跳变，始终可以实现自同步，且无直流分量，但编码效率低（每比特用两个信号状态表示）。 差分编码：如差分曼彻斯特码，利用相邻码元之间的变化来表示信息，提高了抗干扰能力。 第四章：信号的调制——让信息“穿上”载波的外衣 信息信号往往具有较低的频率，直接传输效率低下且容易受到干扰。调制，就是将信息信号“嵌入”到一个高频的载波信号中，使其能够高效、可靠地在物理媒介上传播。本章我们将深入了解各种调制技术，以及它们如何巧妙地将信息“搭载”到载波之上。 调制的本质是改变载波信号的某个参数（如幅度、频率、相位），使其按照信息信号的变化而变化。 模拟调制：信息信号是模拟的。 1. 调幅（AM, Amplitude Modulation）： 载波信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。 $s_{AM}(t) = A_c [1 + m_a x(t)] cos(2pi f_c t)$ 其中，$A_c$ 是载波幅度，$f_c$ 是载波频率，$x(t)$ 是基带信息信号，$m_a$ 是调制指数。 优点：电路简单，易于实现。 缺点：抗干扰能力差，功率利用率低。 2. 调频（FM, Frequency Modulation）： 载波信号的频率随信息信号的变化而变化，而幅度保持不变。 $s_{FM}(t) = A_c cos(2pi f_c t + 2pi k_f int_0^t x( au) d au)$ 其中，$k_f$ 是频率灵敏度。 优点：抗干扰能力强，音质好。 缺点：解调电路复杂，带宽要求高。 3. 调相（PM, Phase Modulation）： 载波信号的相位随信息信号的变化而变化，而幅度保持不变。 $s_{PM}(t) = A_c cos(2pi f_c t + phi(t))$ 其中，$phi(t)$ 与信息信号成正比。 优点：抗干扰能力强。 缺点：解调相对复杂。 数字调制：信息信号是数字的（离散的）。 1. 幅移键控（ASK, Amplitude Shift Keying）： 载波信号的幅度有几个离散的取值，分别代表不同的数字码元。最简单的ASK是二进制ASK，用两种不同的幅度（通常一个是载波幅度，另一个是零或一个较小的幅度）来表示0和1。 优点：实现简单。 缺点：抗干扰能力较差。 2. 频移键控（FSK, Frequency Shift Keying）： 载波信号的频率有几个离散的取值，分别代表不同的数字码元。二进制FSK用两个不同的频率来表示0和1。 优点：比ASK抗干扰能力好，实现相对简单。 缺点：带宽效率不如QAM。 3. 相移键控（PSK, Phase Shift Keying）： 载波信号的相位有几个离散的取值，分别代表不同的数字码元。 BPSK（二进制相移键控）：用两个相反的相位（如0度和180度）表示0和1。 QPSK（四相相移键控）：用四个不同的相位（如0、90、180、270度）来表示两个比特（00、01、10、11）。 优点：比ASK和FSK具有更好的带宽效率和抗干扰能力。 4. 正交幅度调制（QAM, Quadrature Amplitude Modulation）： QAM结合了ASK和PSK的优点，它同时改变载波信号的幅度和相位，从而在同一个频率上承载更多信息。 例如，16-QAM用16个不同的幅度和相位组合来表示4个比特。QAM是现代通信系统中应用最广泛的调制技术之一，如Wi-Fi、4G/5G等都大量使用QAM。 优点：高带宽效率，高数据传输速率。 缺点：对硬件要求高，对噪声和失真更敏感。 多载波调制： 将高速率的数据流分割成多个低速率的数据流，并将每个低速率数据流调制到不同的子载波上进行传输。 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）： OFDM是将原始高速率信号分成若干个低速率信号，然后将这些低速率信号调制到一系列高密度的、相互正交的子载波上进行并行传输。OFDM的子载波相互正交，使得它们之间不会产生干扰。 优点： 抗多径衰落能力强：在存在多径的信道中，OFDM可以将一个符号的传输时间延长，从而大大减弱符号间干扰（ISI）。 频谱效率高：子载波之间相互正交，可以非常密集地排列，提高了频谱利用率。 易于实现均衡：均衡器只需要对单个子载波进行调整，大大简化了均衡器的设计。 OFDM是4G、5G、Wi-Fi等现代无线通信系统的核心技术。 选择合适的调制方式，是权衡传输速率、带宽、抗干扰能力以及实现复杂度的关键。它们如同为信息选择合适的“交通工具”，确保信息能够安全、高效地到达目的地。 第五章：信号的传输——穿越物理世界的桥梁 一旦信号被编码和调制，它就需要通过物理媒介传输到目的地。物理媒介的特性，如带宽、损耗、噪声和失真，都会对信号的传输质量产生影响。本章我们将探讨信号在不同物理媒介中的传输特性，以及如何克服传输中的挑战。 传输媒介： 1. 导引型传输媒介：信号在固体介质中传输，其路径受到引导。 双绞线：成本低，易于安装，但传输距离有限，易受电磁干扰。常用于电话线、以太网。 同轴电缆：比双绞线具有更高的带宽和更好的抗干扰能力，但成本较高，安装不如双绞线方便。常用于有线电视、早期网络。 光纤：以光信号的形式传输信息，具有极高的带宽、极低的损耗、不受电磁干扰、保密性好等优点。是现代高速通信（如互联网骨干网、长途电话）的首选媒介。 2. 非导引型传输媒介：信号在自由空间（空气、真空）中以电磁波的形式传输。 无线电波：频率范围广，覆盖范围大。从短波到微波，适用于广播、电视、手机通信、Wi-Fi、卫星通信等。 微波：频率较高，传输方向性强，带宽大，常用于点对点通信、雷达、卫星通信。 红外线：传输距离短，方向性强，常用于遥控器、短距离数据传输。 可见光：用于光通信（Li-Fi）等。 传输损耗： 信号在传输过程中，其能量会随着距离的增加而衰减，这称为传输损耗。损耗的大小取决于传输媒介的类型、信号的频率以及传输距离。 衰减：信号的幅度减小。 频率衰减：在高频段，衰减通常比低频段更大。 为了克服传输损耗，需要使用放大器来周期性地放大信号。 噪声： 在传输过程中，信号会受到各种无用的、随机的电磁干扰，这些干扰统称为噪声。噪声会降低信号的质量，增加误码率。 热噪声（约翰逊噪声）：由导体内自由电子的随机热运动产生。 散粒噪声：由载流子（电子或空穴）在半导体器件中的随机运动产生。 外部噪声：来自外部的电磁干扰，如雷电、其他电子设备的辐射。 干扰：来自其他信号的有害影响，如串扰。 减小噪声影响是通信系统设计的关键挑战之一。 失真： 信号在传输过程中，其波形形状发生改变，这称为失真。失真会改变信息的原始形态，影响接收端的准确解读。 幅度失真：不同频率成分的信号幅度衰减不同。 相位失真：不同频率成分的信号相位延迟不同。 非线性失真：传输媒介的非线性特性导致信号产生额外的频率成分（谐波和互调产物）。 均衡器是用来补偿传输损耗和失真的关键设备，它通过调整信号的幅度和相位，使其在接收端尽可能地恢复原始形态。 多径效应（Multipath Effect）： 在无线传输中，信号在到达接收端之前，可能会经过不同的路径（如通过地面反射、建筑物反射）。这些不同路径的信号到达接收端的时间略有不同，导致接收端接收到的是原始信号的多个副本，这些副本之间会发生干涉，产生符号间干扰（ISI），严重影响通信质量。OFDM技术就是为了克服多径效应而设计的。 信号完整性： 在高速数字信号传输中，信号的完整性至关重要。即使传输媒介本身没有明显的损耗，但由于信号上升/下降沿的快速变化，可能会在传输线上产生反射、振铃、串扰等问题，导致信号的形状失真，误码率升高。这需要精心的电路设计、布局布线和阻抗匹配技术来保证。 理解信号在物理世界中的传输特性，有助于我们选择合适的传输媒介，设计高效的调制解调方案，并采取有效的措施来克服损耗、噪声和失真，最终实现可靠的信息传递。 第六章：信号的接收与处理——重拾信息的真实面貌 经过漫长的旅程，信号终于抵达目的地。接收端的任务，就是从接收到的信号中，尽可能准确地提取出原始信息。这个过程，如同从嘈杂的环境中分辨出想要听到的声音，充满了精妙的设计和巧妙的算法。本章我们将深入了解信号接收与处理的各个环节。 天线： 作为信号的“耳朵”，天线负责接收空间中的电磁波，并将其转换为电信号。天线的选择取决于信号的频率和传输方向。 前端处理： 接收到的信号往往非常微弱，且可能混杂有大量噪声。前端处理的首要任务是放大和滤波。 放大器（LNA, Low Noise Amplifier）： 低噪声放大器对接收到的微弱信号进行放大，同时尽量减少引入额外的噪声。其噪声系数（Noise Figure）是衡量其性能的关键指标。 滤波器： 滤波器用于滤除不需要的频率成分，特别是与接收信号频率不匹配的干扰和噪声。带通滤波器是最常用的类型，它允许特定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号。 解调： 解调是调制的逆过程，它从接收到的经过调制的载波信号中恢复出原始的基带信息信号。 模拟解调： 包络检波：用于解调AM信号，通过检波器和低通滤波器提取包络信息。 FM解调：如斜率检波、锁相环（PLL）解调、比例积分（Ratio Detector）解调等，用于从频率变化中恢复信息。 PM解调：通常利用锁相环（PLL）等技术。 数字解调： ASK解调：通常涉及幅度检测和门限判决。 FSK解调：可以通过频带滤波器、鉴频器或锁相环来检测频率的变化。 PSK解调：常使用相干解调（需要本地载波与接收信号载波严格同步）或非相干解调（不需要严格同步，但性能稍差）。 QAM解调：通过正交解调，将接收到的信号在同相（I）和正交（Q）两个维度上进行分离，然后分别进行幅度和相位判决。 时钟恢复与载波同步： 在数字通信中，为了正确地识别每个码元，接收端需要精确地知道信息到达的时间点，这称为时钟恢复。同时，在相干解调中，还需要恢复出与发送端同步的本地载波信号，这称为载波同步。这些过程通常通过锁相环（PLL）等反馈控制系统来实现。 判决与译码： 在数字解调后，我们得到的是一个模拟信号或受到噪声影响的数字信号。判决过程就是根据接收到的信号特征（如幅度、相位），判断出最可能代表的数字码元。 硬判决：直接输出0或1。 软判决：输出一个表示判决置信度的值（例如，输出一个表示“1”的可能性大小的值）。软判决能够提供更多信息给后续的译码器，从而提高整体的纠错性能。 信道译码： 接收到的数字信号可能已经包含了在信道编码阶段添加的冗余信息。信道译码器利用这些冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误。 硬判决译码：基于接收到的硬判决比特流进行译码。 软判决译码：基于接收到的软判决信息进行译码，能够获得更好的纠错性能。 各种纠错码（如Hamming码、Reed-Solomon码、Turbo码、LDPC码）都有相应的译码算法，如维特比算法（用于卷积码）、伯格斯算法、消息传递算法（用于LDPC码）等。 信源译码： 在信道译码正确后，得到的是已经纠正了传输错误的原始数字信息。信源译码器则负责将这些数字信息恢复成原始的模拟信息（如语音、图像）或文本信息。这通常是信源编码的逆过程，如霍夫曼译码、算术译码等。 信号处理： 在恢复出原始信息后，还可以进一步进行各种信号处理操作，以提升信息的可视化、可用性或实现特定功能。例如，图像的锐化、音频的降噪、语音识别等。 信号的接收与处理是一个复杂而精密的过程，它依赖于先进的电子器件、高效的算法以及对信号物理特性的深刻理解。正是通过这些环节的协同工作，我们才能从浩瀚的电磁波中精准地捕获信息，并重拾其真实的面貌。 结语 从信息的产生、编码、调制，到穿越物理世界的传输，再到最终的接收与处理，整个通信过程构成了一个完整的生态系统。每一个环节都充满了科学的智慧与工程的挑战。本书旨在以一种清晰、易懂的方式，勾勒出这一复杂而迷人的通信原理图景，希望能为所有对信息传递的奥秘感兴趣的读者，打开一扇探索的窗户。

评分☆☆☆☆☆

最近终于把之前拖了好久的《通信原理简明教程（第2版）》看完了，感觉收获真的太大了！我一直觉得通信原理这门课听起来就很抽象，公式一大堆，脑子里总是迷迷糊糊的。但这本书真的让我眼前一亮。它不像我之前看过的那些教材，上来就铺天盖地的数学推导，而是循序渐进，从最基础的概念讲起，比如信号的表示、频谱分析这些，都用非常形象的比喻和图示来解释，让我这个初学者也能很快理解。特别是讲到数字调制解调那块，我之前一直搞不清QPSK、8PSK这些到底是怎么工作的，看完这本书，配合着那些清晰的流程图，感觉自己豁然开朗，就像打通了任督二脉一样。而且，它不仅讲了原理，还经常结合实际的应用场景，比如Wi-Fi、蓝牙这些我们日常生活中接触到的技术，会顺带提一下相关的通信原理，这样学习起来就不会觉得枯燥，反而会更有成就感，觉得学到的知识真的有用。书中还附带了一些例题和习题，虽然不多，但质量都很高，能够很好地检验学习效果。我个人比较喜欢的是它对香农定理的讲解，解释得非常到位，让我深刻理解了信息传输的极限在哪，以及如何通过编码来逼近这个极限。总的来说，这本书是我学习通信原理过程中遇到的一个“救星”，强烈推荐给和我一样的初学者！

评分☆☆☆☆☆

作为一名在通信行业摸爬滚打了几年但一直觉得理论基础不够扎实的老兵，我一直想找一本能够系统梳理我知识体系的书。《通信原理简明教程（第2版）》这本书，可以说是恰好满足了我的需求。它在保持理论严谨性的同时，又极大地降低了阅读门槛。书中的一些章节，例如关于噪声的分析，它不仅讲了不同类型的噪声，还详细阐述了它们在通信系统中的影响以及相应的抑制方法，这对于实际系统设计中如何考虑噪声干扰非常有指导意义。我特别欣赏它在讲解编码技术时，对纠错码的介绍，从海明码到更复杂的卷积码和Turbo码，都给出了比较清晰的数学模型和解码算法的概述。虽然这本书的篇幅算不上巨著，但它涵盖的内容却是相当全面，从基带传输到带通传输，从线性调制到非线性调制，再到多址技术等等，都做了深入浅出的阐述。让我印象深刻的是，书中对最优接收机原理的讲解，虽然数学推导有点难度，但作者通过分步解析，让我能够理解其背后的逻辑和意义。对于那些希望在通信原理方面打下坚实基础的工程师来说，这本书绝对是一份宝贵的参考资料。它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，在你迷茫的时候，为你指明方向。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿通信技术充满好奇心的爱好者，我总是觉得那些专业的通信教材太过于理论化，与实际应用脱节。《通信原理简明教程（第2版）》这本书，恰恰弥补了这一遗憾。它在深入讲解通信原理的同时，非常注重与现代通信技术的结合。比如，在讲解了基本的采样和量化理论后，书中会立即引申到数字信号处理在现代通信中的应用，包括滤波器设计、信道估计等。我个人非常喜欢它在介绍多径效应和衰落信道时，给出的实际例子，比如手机信号在城市中受到的干扰，以及如何通过分集接收等技术来改善通信质量。这些内容让我觉得学到的知识不再是冰冷的理论，而是能够解决实际问题的工具。书中对信息论基础知识的介绍也相当到位，让我对信息熵、互信息等概念有了更深刻的理解。虽然这本书并没有像某些巨著那样包含海量的公式推导，但它所传递的核心思想和原理却非常扎实，足以支撑起对更复杂通信技术的理解。对于那些希望在理论学习和实际应用之间找到平衡的读者，这本书绝对值得推荐。

评分☆☆☆☆☆

最近因为工作需要，我重新翻阅了《通信原理简明教程（第2版）》。坦白说，第一次接触通信原理的时候，很多概念都像天书一样，尤其是那些概率论和随机过程的推导，看得我头昏脑胀。但是，这本书的“简明”二字真的不是说说而已。它在讲解过程中，巧妙地避免了过于复杂的数学推导，而是侧重于概念的理解和原理的阐释。比如说，在讲到信道容量的时候，书中用了一个非常生动的类比，将信道比作一条水管，将信息比作水流，通过控制水管的粗细和水流的压力，来形象地解释了信噪比对信息传输速率的影响。这种方式极大地降低了我的阅读障碍。而且，这本书在内容组织上也很有条理，每一章之间衔接自然，过渡流畅。我尤其喜欢它对调制解调方式的介绍，从早期的AM、FM，到后来的PSK、QAM，再到OFDM，每一个都配有清晰的波形图和星座图，让我能够直观地感受到不同调制方式的特点和优缺点。书末的附录也很有价值，里面收录了一些常用的通信系统参数和公式，方便查阅。对于那些想要快速入门通信原理，或者需要复习巩固基础知识的读者来说，这本书绝对是一个不错的选择。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对通信系统中的各种“黑科技”都充满了好奇，但又苦于没有一个系统性的入口。《通信原理简明教程（第2版）》这本书，就像一位耐心细致的向导，带领我一步步探索通信的奥秘。它的语言风格非常亲切，没有那种高高在上的学术腔调，读起来很舒服。我尤其欣赏它在讲解随机过程和统计特性时，并没有仅仅罗列公式，而是花了很多篇幅去解释这些数学工具的物理意义，以及它们在通信系统中是如何被应用的。比如，在介绍高斯白噪声的时候，书中就详细解释了为什么高斯分布和白噪声模型在通信系统分析中如此重要，以及它们是如何影响信号的传输质量的。而且，这本书在讲解一些关键技术，比如差错控制编码时，也提供了非常直观的图示和伪代码，让我即使是初次接触，也能大致理解其工作原理。这本书也给我带来了很多“原来是这样”的时刻，让我对很多之前模糊不清的概念有了清晰的认识。总的来说，它是一本既有深度又不失广度的入门读物，对于想要系统学习通信原理，但又不想被繁琐数学所困扰的读者来说，这本书绝对是你的不二之选。